一种应用于配网遥信电源的自适应电路的制作方法

本实用新型涉及一种应用于配网遥信电源的自适应电路，涉及DTU、FTU的遥信检测电路，属于发电、变电、配电的技术领域。

背景技术：

目前，应用于配网领域DTU及FTU遥信信号的控制电源一般为48V或者24V。配网遥信电路一般采用匹配不同电阻、串接不同稳压值齐纳二极管的方式以达到匹配不同遥信电源的目的。也有配网遥信电路采用串接固定阻值电阻的方式以适配不同遥信电源，但阻值不是严格按照0.55倍遥信电源无效、0.7倍遥信电源有效的要求设计，功耗较高且存在风险。不同用户侧遥信电源电压不统一，往往在应用现场才能确定遥信电源电压，造成目前配网遥信电路的硬件处理电路无法做到统一，或者，统一后的遥信电路功耗高，甚至造成遥信电路由于电源不匹配问题烧毁的情况。

鉴于上述DTU及FTU遥信电路的不足之处，设计一款采用无源元器件的配网遥信电源自适应电路解决上述问题是非常有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种应用于配网遥信电源的自适应电路，采用无源器件构成遥信电路中限流电阻的投切电路，在不同遥信电源下实现了限流电阻的最佳匹配，解决了现有遥信电路的硬件处理电路无法做到统一或统一后的遥信电路功耗高的技术问题。

本实用新型为实现上述发明目的采用如下技术方案：

传统配网遥信电路中，遥信电源Vin串接限流电阻，串接齐纳二极管后与接入遥信电源回路的光耦发光源连接，滤波电容并接在光耦发光源两极之间，反向二级管反向并接在滤波电容两极板之间，光耦受光器一侧并接滤波电容，滤波电容正极板经上拉电阻接上拉电源。

本申请提出的应用于配网遥信电源的自适应电路，在传统配网遥信电路基础上，拆分限流电阻为两部分，并采用无源器件构建限流电阻投切电路，一限流电阻满足24V遥信电源要求，两限流电阻组成48V遥信电源限流电阻。

限流电阻投切电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻，第一开关管的发射极、第六电阻的一端均接遥信电源Vin端，第一开关管集电极接两限流电阻共接点；第三电阻和第四电阻串联组成的分压支路接在遥信电源Vin端和第二开关管的集电极之间构成第一开关管的控制电路，第一开关管的基极接第三、第四电阻所组成分压支路的输出端，第五电阻和第三开关管串接组成的支路接在遥信电源回路中构成第二开关管的控制电路，第五电阻和第三开关管集电极的连接点与第二开关管的基极相连，第六电阻和第七电阻串联组成的分压支路接在遥信电源回路中构成第三开关管的控制电路，第三开关管的基极接第六、第七电阻所组成分压支路的输出端。

两限流电阻的阻值按照0.55倍遥信电源无效、0.7倍遥信电源有效的要求确定，其它各电阻的阻值按照限流电阻投切电路的动作要求以及开关管的伏安特性确定。

根据配网遥信动作要求，0.55倍以下遥信电源时默认遥信无效，根据0.55×Vin24V选取齐纳二极管管的稳压值VD1。

再由0.7倍以上遥信电源时默认遥信有效，采用公式确定第二限流电阻R2，其中，IU1为光耦发光源额定工作电流。采用公式确定第一限流电阻R1。

分压电阻约束条件为：且(R6+R7)＞＞(R1+R2)，其中，VQ3为第三开关管的动作电压，K为电源系数，考虑遥信电源最大值情况，取值K＝1.2。

分压电阻且(R3+R4)＞＞(R1+R2),，其中，VQ1为第一开关管的动作电压。

R5与(R3+R4)同时需要考虑第二开关管的伏安特性选取合适值。

当24V遥信电源接入时，第一开关管、第二开关管导通，第三开关管关断，限流电阻投切电路从遥信电源回路中切除第一限限流电阻，仅有第二限流电阻接入遥信电源回路；当48V遥信电源接入时，第一开关管、第二开关管关断，第三开关管导通，限流电阻投切电路将第一限流电阻接入遥信电源回路中，第一限流电阻和第二限流电阻均接入遥信电源回路。可见，通过第三至第七电阻与第二开关管、第三开关管的配合，根据不同遥信电源自适应投切第一限流电阻，使该电路在不同遥信电源情况下自动调节限流电阻，从而达到优化遥信电路参数的作用。

本实用新型采用上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)采用无源元器件搭建简单可靠且成本较低的限流电阻投切电路，具备根据不同遥信电源自动匹配限流电阻功能，严格按照0.55倍遥信电源无效、0.7倍遥信电源有效的要求对该电路设计一套参数即可实现不同电压等级遥信电源的自适应，在不同遥信电源情况下实现功耗最优特性，真正做到了遥信电源自适应调节。

(2)将本实用新型涉及的自适应电路应用于不同遥信电压的FTU及DTU时，无需现场调整插件硬件参数，减少插件种类，同时使检测电路标准化，减少板件维护种类，增加可靠性。

附图说明

图1为本实用新型自适应电路的电路结构图。

图2为24V遥信电源情况下的等效电路图。

图3为48V遥信电源情况下的等效电路图。

图4为本实用新型自适应电路的框图。

图中标号说明：R1、R2为第一、第二限流电阻，D1为齐纳二极管，D2为反向二极管，Q1为限流电阻投切PNP晶体管，Q2、Q3为控制NPN晶体管，R3、R4、R5、R6、R7为分压限流控制电阻，C1、C2为第一、第二滤波电容，U1为光耦，R8为上拉电阻。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型涉及的应用于配网遥信电源自适应电路如图1、图4所示，包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2，齐纳二极管D1，反向二极管D2，限流电阻投切PNP晶体管Q1(即为权利要求书中的第一开关管)，控制NPN晶体管Q2、Q3(即为权利要求中的第二开关管、第三开关管)，分压限流控制电阻R3、R4、R5、R6、R7(即为权利要求书中的第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻)，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2，光耦U1，上拉电阻R8。第一限流电阻R1一端、PNP晶体管Q1发射极、分压限流电阻R3、R2、R5连接遥信电源Vin，第一限流电阻R1另一端连接PNP晶体管Q1的集电极和第二限流电阻R2的一端，PNP晶体管Q1的基极连接分压限流电阻R3和分压限流电阻R4的共接点，控制NPN晶体管Q2的集电极连接分压限流电阻R4另一端，控制NPN晶体管Q2基极连接分压限流电阻R5另一端及控制NPN晶体管Q3集电极，控制NPN晶体管Q3基极与分压限流电阻R6和分压限流电阻R7的共接点相连，控制NPN晶体管Q3发射极、控制NPN晶体管Q2发射极、分压限流电阻R7另一端和遥信电源VinGND相连。第二限流电阻R2另一端与齐纳二极管D1阴极连接，齐纳二极管D1阳极和反向二极管D2阴极、第一滤波电容C1正极板、光耦U1发光源阳极连接，反向二极管D2阳极、第一滤波电容C1负极板和光耦U1发光源阴极与遥信电源VinGND连接。光耦U1受光器集电极和上拉电阻R8一端、第二滤波电容C2正极板连接，U1受光器发射极与第二滤波电容C2负极板均接数字地。上拉电阻R8另一端连接上拉电源Vcc。

第一限流电阻R1、第二限流电阻R2用于遥信开入限流，PNP晶体管用于投切限流电阻第一限流R1。控制NPN晶体管Q2、Q3及分压限流电阻R3～R7用于自适应判断遥信电源，控制PNP晶体管Q1自动投切第一限流电阻R1。齐纳二极管D1用于配置遥信电源的动作阈值。反向二极管D2用于避免遥信电源接反对光耦U1的损坏，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2用于信号滤波。

应用于配网遥信电源自适应电路的参数设计方法，包括以下步骤：

步骤1，当输入遥信电源为24V时，等效电路如图2所示，确定第二限流电阻R2和齐纳二极管D1的稳压值VD1，VD1＝0.55×Vin24V，其中，IU1为光耦额定工作电流；

步骤2，当输入遥信电源为48V时，等效电路如图3所示，确定第一限流电阻R1参数，

步骤3，根据图2及图3所示等效电路，使用分压电阻R5、R6、R7约束条件：选择合适分压电阻R5、R6、R7，其中，VQ3为控制NPN晶体管Q3工作电压，K为遥信电源裕量系数，取K＝1.2，根据分压电阻R3、R4约束条件：选择合适分压电阻R3、R4，其中，VQ1为控制PNP晶体管Q1的工作电压，上拉电阻R8根据光耦U1工作电流IU1及电流传输比选择合适电阻参数，约束条件为：β为光耦电流传输比。